2019年度高考物理一輪復習 第二章 相互作用 第2講 力的合成與分解課件.ppt

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第二章相互作用 第2講力的合成與分解 過好雙基關 一 力的合成1 合力與分力 1 定義 如果幾個力共同作用產生的效果與一個力的作用效果相同 這一個力就叫做那幾個力的 那幾個力叫做這一個力的 2 關系 合力與分力是關系 2 共點力作用在物體的同一點 或作用線的交于一點的幾個力 如圖1均為共點力 圖1 延長線 合力 分力 等效替代 3 力的合成 1 定義 求幾個力的的過程 2 運算法則 平行四邊形定則 求兩個互成角度的分力的合力 可以用表示這兩個力的線段為作平行四邊形 這兩個鄰邊之間的就表示合力的大小和方向 如圖2甲所示 F1 F2為分力 F為合力 三角形定則 把兩個矢量的首尾順次連接起來 第一個矢量的首到第二個矢量的尾的為合矢量 如圖乙 F1 F2為分力 F為合力 圖2 合力 鄰邊 對角線 有向線段 答案 自測1 多選 關于幾個力及其合力 下列說法正確的是A 合力的作用效果跟原來幾個力共同作用產生的效果相同B 合力與原來那幾個力同時作用在物體上C 合力的作用可以替代原來那幾個力的作用D 求幾個力的合力遵循平行四邊形定則 答案 自測2教材P64第4題改編 多選 兩個力F1和F2間的夾角為 兩力的合力為F 以下說法正確的是A 若F1和F2大小不變 角越小 合力F就越大B 合力F總比分力F1和F2中的任何一個力都大C 如果夾角 不變 F1大小不變 只要F2增大 合力F就必然增大D 合力F的作用效果與兩個分力F1和F2共同產生的作用效果是相同的 二 力的分解1 定義 求一個力的的過程 力的分解是的逆運算 2 遵循的原則 1 定則 2 三角形定則 3 分解方法 1 效果分解法 如圖3所示 物體重力G的兩個作用效果 一是使物體沿斜面下滑 二是使物體壓緊斜面 這兩個分力與合力間遵循平行四邊形定則 其大小分別為G1 Gsin G2 Gcos 2 正交分解法 分力 力的合成 平行四邊形 圖3 自測3已知兩個共點力的合力為50N 分力F1的方向與合力F的方向成30 角 分力F2的大小為30N 則A F1的大小是唯一的B F2的方向是唯一的C F2有兩個可能的方向D F2可取任意方向 解析由F1 F2和F的矢量三角形圖可以看出 因F2 30N F20 Fsin30 25N且F2 F 所以F1的大小有兩個 即F1 和F1 F2的方向有兩個 即F2 的方向和F2 的方向 故選項A B D錯誤 選項C正確 三 矢量和標量1 矢量 既有大小又有的物理量 疊加時遵循定則 如速度 力等 2 標量 只有大小沒有的物理量 求和時按法則相加 如路程 速率等 方向 平行四邊形 方向 代數(shù) 答案 自測4下列各組物理量中全部是矢量的是A 位移 速度 加速度 力B 位移 時間 速度 路程C 力 位移 速率 加速度D 速度 加速度 力 路程 研透命題點 1 兩個共點力的合成 F1 F2 F合 F1 F2 即兩個力大小不變時 其合力隨夾角的增大而減小 當兩力反向時 合力最小 當兩力同向時 合力最大 2 三個共點力的合成 1 最大值 三個力共線且同向時 其合力最大 為F1 F2 F3 2 最小值 任取兩個力 求出其合力的范圍 如果第三個力在這個范圍之內 則三個力的合力的最小值為零 如果第三個力不在這個范圍內 則合力的最小值為最大的一個力減去另外兩個較小的力的大小之和 3 幾種特殊情況的共點力的合成 4 力合成的方法 1 作圖法 2 計算法若兩個力F1 F2的夾角為 如圖4所示 合力的大小可由余弦定理得到 圖4 例1 多選 兩個共點力F1 F2大小不同 它們的合力大小為F 則A F1 F2同時增大一倍 F也增大一倍B F1 F2同時增加10N F也增加10NC F1增加10N F2減少10N F一定不變D 若F1 F2中的一個增大 F不一定增大 對于B C兩種情況 力的變化不是按比例增加或減少的 不能判斷合力的變化情況 B C錯誤 若F1與F2共線反向 F1 F2 則F F1 F2 F1增大時 F增大 F2增大且小于F1時 F減小 所以D正確 例2 多選 一物體靜止于水平桌面上 兩者之間的最大靜摩擦力為5N 現(xiàn)將水平面內三個力同時作用于物體的同一點 三個力的大小分別為2N 2N 3N 下列關于物體的受力情況和運動情況判斷正確的是A 物體所受靜摩擦力可能為2NB 物體所受靜摩擦力可能為4NC 物體可能仍保持靜止D 物體一定被拉動 解析兩個2N力的合力范圍為0 4N 然后與3N的力合成 則三個力的合力范圍為0 7N 由于最大靜摩擦力為5N 因此可判定A B C正確 D錯誤 答案 解析 答案 變式2水平橫梁一端插在墻壁內 另一端裝光滑小滑輪且一輕繩的一端C固定于墻壁上 另一端跨過滑輪后懸掛一質量m 10kg的重物 CBA 30 如圖5所示 則滑輪受到繩子的作用力為 g取10m s2 答案 圖5 1 效果分解法按力的作用效果分解 思路圖 思想方法 能力考點師生共研 2 正交分解法 1 定義 將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法 2 建立坐標軸的原則 一般選共點力的作用點為原點 在靜力學中 以少分解力和容易分解力為原則 使盡量多的力分布在坐標軸上 在動力學中 往往以加速度方向和垂直加速度方向為坐標軸建立坐標系 3 方法 物體受到多個力F1 F2 F3 作用 求合力F時 可把各力向相互垂直的x軸 y軸分解 x軸上的合力Fx Fx1 Fx2 Fx3 y軸上的合力Fy Fy1 Fy2 Fy3 圖6 解析解法一 力的效果分解法 解法二 正交分解法 變式3 2018 山東煙臺模擬 減速帶是交叉路口常見的一種交通設施 車輛駛過減速帶時要減速 以保障行人的安全 當汽車前輪剛爬上減速帶時 減速帶對車輪的彈力為F 下圖中彈力F畫法正確且分解合理的是 解析減速帶對車輪的彈力方向垂直車輪和減速帶的接觸面 指向受力物體 故A C錯誤 按照力的作用效果分解 將F分解為水平方向和豎直方向 水平方向的分力產生的效果減慢汽車的速度 豎直方向的分力產生向上運動的作用效果 故B正確 D錯誤 變式4 多選 2016 全國卷 19 如圖7 一光滑的輕滑輪用細繩OO 懸掛于O點 另一細繩跨過滑輪 其一端懸掛物塊a 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b 外力F向右上方拉b 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 若F方向不變 大小在一定范圍內變化 物塊b仍始終保持靜止 則A 繩OO 的張力也在一定范圍內變化B 物塊b所受到的支持力也在一定范圍內變化C 連接a和b的繩的張力也在一定范圍內變化D 物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內變化 圖7 解析由于物塊a b均保持靜止 各繩角度保持不變 對a受力分析得 繩的拉力FT mag 所以物塊a受到的繩的拉力保持不變 由滑輪性質 滑輪兩側繩的拉力相等 所以b受到繩的拉力大小 方向均保持不變 C選項錯誤 a b受到繩的拉力大小 方向均不變 所以OO 的張力不變 A選項錯誤 對b進行受力分析 如圖所示 由平衡條件得 FTcos Ff Fcos Fsin FN FTsin mbg 其中FT和mbg始終不變 當F大小在一定范圍內變化時 支持力在一定范圍內變化 B選項正確 摩擦力也在一定范圍內發(fā)生變化 D選項正確 應用1斧頭劈木柴問題例4刀 斧 鑿等切削工具的刃部叫做劈 如圖8是斧頭劈木柴的示意圖 劈的縱截面是一個等腰三角形 使用劈的時候 垂直劈背加一個力F 這個力產生兩個作用效果 使劈的兩個側面推壓木柴 把木柴劈開 設劈背的寬度為d 劈的側面長為l 不計斧頭的自身重力 則劈的側面推壓木柴的力約為 圖8 應用2拖把拖地問題例5拖把是由拖桿和拖把頭構成的擦地工具 如圖9 設拖把頭的質量為m 拖桿質量可忽略 拖把頭與地板之間的動摩擦因數(shù)為常數(shù) 重力加速度為g 某同學用該拖把在水平地板上拖地時 沿拖桿方向推拖把 拖桿與豎直方向的夾角為 1 若拖把頭在地板上勻速移動 求推拖把的力的大小 圖9 解析設該同學沿拖桿方向用大小為F的力推拖把 將推拖把的力沿豎直和水平方向分解 根據(jù)平衡條件有Fcos mg FN Fsin Ff 式中FN和Ff分別為地板對拖把的正壓力和摩擦力 所以Ff FN 2 設能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力與此時地板對拖把的正壓力的比值為 已知存在一臨界角 0 若 0 則不管沿拖桿方向的推力有多大 都不可能使拖把從靜止開始運動 求這一臨界角的正切tan 0 答案 解析若不管沿拖桿方向用多大的力都不能使拖把從靜止開始運動 應有Fsin FN 使 式成立的 角滿足 0 這里 0是題中所定義的臨界角 即當 0時 不管沿拖桿方向用多大的力都推不動拖把 故臨界角的正切為tan 0 答案 解析 變式5 多選 生活中拉鏈在很多衣服上得到應用 圖10是衣服上拉鏈的一部分 當我們把拉鏈拉開的時候 拉頭與拉鏈接觸處呈三角形 使很難直接分開的拉鏈很容易地拉開 關于其中的物理原理 以下說法正確的是A 拉開拉鏈的時候 三角形的物體增大了拉拉鏈的拉力B 拉開拉鏈的時候 三角形的物體將拉力分解為兩個較大的分力C 拉開拉鏈的時候 三角形的物體將拉力分解為方向不同的兩個分力D 以上說法都不正確 答案 解析 圖10 解析拉頭與拉鏈的接觸處呈三角形 拉力分解為兩個分力 如圖所示 分力的大小大于拉力 且兩分力的方向不相同 所以選項B C正確 A D錯誤 變式6 2018 福建莆田質檢 如圖11所示 質量為m的物塊靜止于斜面上 物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為 逐漸增大斜面的傾角 直到 等于某特定值 時 物塊達到 欲動未動 的臨界狀態(tài) 此時的摩擦力為最大靜摩擦力 設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 求 角滿足什么條件時物塊總與斜面保持相對靜止 答案tan 解析物塊m受力平衡 則有FN Gcos 0 Ffm Gsin 0 又Ffm FN 解得 tan 顯然 當 即tan 時 物塊始終保持靜止 圖11 答案 解析 課時作業(yè) 1 三個共點力大小分別是F1 F2 F3 關于它們合力F的大小 下列說法中正確的是A F大小的取值范圍一定是0 F F1 F2 F3B F至少比F1 F2 F3中的某一個大C 若F1 F2 F3 3 6 8 只要適當調整它們之間的夾角 一定能使合力為零D 若F1 F2 F3 3 6 2 只要適當調整它們之間的夾角 一定能使合力為零 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 2 多選 一件行李重為G 被繩OA和OB吊在空中 OA繩和OB繩的拉力分別為F1 F2 如圖1所示 則A F1 F2的合力是GB F1 F2的合力是FC 行李對繩OA的拉力方向與F1方向相反 大小相等D 行李受到重力G OA繩的拉力F1 OB繩的拉力F2 還有F共四個力作用 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 圖1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2018 河南新鄉(xiāng)質檢 如圖2所示 一根不可伸長的輕繩穿過輕滑輪 兩端系在高度相等的A B兩點 滑輪下掛一物體 不計繩和滑輪之間的摩擦 現(xiàn)讓B緩慢向右移動 則下列說法正確的是A 隨著B向右緩慢移動 繩子的張力減小B 隨著B向右緩慢移動 繩子的張力不變C 隨著B向右緩慢移動 滑輪受繩AB的合力變小D 隨著B向右緩慢移動 滑輪受繩AB的合力不變 圖2 4 如圖3所示 質量為m的重物懸掛在輕質的支架上 斜梁OB與豎直方向的夾角為 設水平橫梁OA和斜梁OB作用于O點的彈力分別為F1和F2 以下結果正確的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 圖3 5 如圖4所示是轎車常用的千斤頂 當搖動把手時 螺紋軸就能迫使千斤頂?shù)膬杀劭繑n 從而將汽車頂起 當車輪剛被頂起時 汽車對千斤頂?shù)膲毫? 0 105N 此時千斤頂兩臂間的夾角為120 下列判斷正確的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A 此時千斤頂每臂受到的壓力大小均為5 0 104NB 此時千斤頂對汽車的支持力為1 0 104NC 若繼續(xù)搖動把手 將汽車頂起 千斤頂每臂受到的壓力將增大D 若繼續(xù)搖動把手 將汽車頂起 千斤頂每臂受到的壓力將減小 圖4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析汽車對千斤頂?shù)膲毫Υ笮? 0 105N 根據(jù)牛頓第三定律 千斤頂對汽車的支持力也為1 0 105N B項錯誤 兩臂夾角為120 由力的合成可知千斤頂每臂受到的壓力為1 0 105N A項錯誤 繼續(xù)搖動把手 將汽車頂起 千斤頂兩臂夾角減小 每臂受到的壓力減小 C項錯誤 D項正確 6 如圖5所示 一質量為m的沙袋用不可伸長的輕繩懸掛在支架上 一練功隊員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起使繩與豎直方向的夾角為 30 且繩繃緊 則練功隊員對沙袋施加的作用力大小為 圖5 解析建立如圖所示直角坐標系 對沙袋進行受力分析 由平衡條件有 Fcos30 FTsin30 0 FTcos30 Fsin30 mg 0 聯(lián)立可解得 F 故選A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7 兩個共點力F1與F2的合力大小為6N 則F1與F2的大小可能是A F1 2N F2 9NB F1 4N F2 8NC F1 1N F2 8ND F1 2N F2 1N 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8 如圖6所示 質量為m的物體放在水平桌面上 在與水平方向成 角的拉力F作用下加速往前運動 已知物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為 則下列判斷正確的是A 物體受到的摩擦力為Fcos B 物體受到的摩擦力為 mgC 物體對地面的壓力為mgD 物體受到的地面的支持力為mg Fsin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 圖6 9 如圖7所示 用滑輪將質量為m1 m2的兩物體懸掛起來 忽略滑輪和繩的重力及一切摩擦 使得0 180 整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 關于m1 m2的大小關系不可能的是A m1必大于m2B m1必大于C m1可能等于m2D m1可能大于m2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 圖7 10 如圖8所示 一個重為G的吊椅用輕繩AO BO固定 繩AO BO相互垂直 且兩繩中的拉力分別為FA FB 物體受到的重力為G 則A FA一定大于GB FA一定大于FBC FA一定小于FBD FA與FB大小之和一定等于G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 圖8 11 如圖9所示 一個 Y 形彈弓頂部跨度為L 兩根相同的橡皮條自由長度均為L 在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮 長度不計 做成裹片 若橡皮條的彈力與形變量的關系滿足胡克定律 每根橡皮條的勁度系數(shù)均為k 發(fā)射彈丸時每根橡皮條的最大長度為2L 彈性限度內 則發(fā)射中橡皮條對裹片的最大作用力為 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 解析 圖9 解析橡皮條的最大彈力為F kL對裹片的作用力為F0 2Fcos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12 2018 云南昆明調研 如圖10所示 B和C兩個小球均重為G 用輕繩懸掛而分別靜止于圖示位置上 試求 1 AB和CD兩根細繩的拉力分別為多大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 圖10 答案GG 解析對B C兩球整體受力分析 正交分解得FABcos30 FCDcos60 2G FABsin30 FCDsin60 聯(lián)立解得FAB G FCD G 2 繩BC與豎直方向的夾角 是多少 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案60 解析對C球受力分析 正交分解得FBCcos FCDcos60 GFBCsin FCDsin60 聯(lián)立解得 60 答案 解析 13 如圖11所示 兩滑塊放在光滑的水平面上 中間用一細線相連 輕桿OA OB擱在滑塊上 且可繞鉸鏈O自由轉動 兩桿長度相等 夾角為 當用豎直向下的力F作用在鉸鏈上 滑塊間細線的張力為多大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 圖11 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13